DE102016121800A1 - Drive for a boat, and method of operating a drive for a boat - Google Patents

Drive for a boat, and method of operating a drive for a boat

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DE102016121800A1
DE102016121800A1 DE201610121800 DE102016121800A DE102016121800A1 DE 102016121800 A1 DE102016121800 A1 DE 102016121800A1 DE 201610121800 DE201610121800 DE 201610121800 DE 102016121800 A DE102016121800 A DE 102016121800A DE 102016121800 A1 DE102016121800 A1 DE 102016121800A1
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DE
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propeller
electric motor
drive
boat
quadrant
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Jens Biebach
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antrieb (1) für ein Boot, insbesondere für ein Segelboot, umfassend einen Elektromotor (4) der für einen Betrieb im ersten Quadranten und im vierten Quadranten eingerichtet ist, einen mit dem Elektromotor (4) verbundenen Propeller (2) und eine Steuervorrichtung, wobei die Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, den Elektromotor (4) im vierten Quadranten derart zu betreiben, dass dieser eine über den Propeller an den Elektromotor übertragene Strömungsenergie von den Propeller umgebendem Wasser in elektrische Energie regeneriert und dass ein Produkt aus einer Propeller-Steigung des Propellers (2) und einer Drehzahl des Propellers (2) geringer als eine relative Strömungsgeschwindigkeit zwischen dem Wasser und dem Antrieb ist. The present invention relates to a drive unit (1) for a boat, particularly for a sailing boat, comprising an electric motor (4) which is adapted to be operated in the first quadrant and the fourth quadrant, connected to said electric motor (4) Propeller (2) to operate and control means, wherein the control device is adapted to the electric motor (4) in the fourth quadrant such that it regenerates a transmitted via the propeller to the electric motor flow energy of the propeller surrounding water into electrical energy and that a product of a propeller is pitch position of the propeller (2) and a rotational speed of the propeller (2) is less than a relative velocity between the water and the drive.

Description

  • Technisches Gebiet technical field
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antrieb für ein Boot, insbesondere für ein Segelboot, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebs für ein Boot. The present invention relates to a drive for a boat, particularly for a sailing boat, and a method of operating a drive for a boat.
  • Technischer Hintergrund technical background
  • Es ist bekannt, zum Bewegen von Booten, beispielsweise zum Manövrieren, Bootsantriebe mit Elektromotoren zu verwenden. It is known for moving boats, for example, to maneuver, to use boot drives with electric motors.
  • Zur Versorgung der Elektroantriebe mit Energie werden üblicherweise im Boot mitgeführte Batterien verwendet, die beispielsweise über ein mit einem Landanschluss versehenes Ladegerät aufgeladen werden können. To supply the electric motors with energy entrained batteries are commonly used in the boat that can be charged for example via a provided with a shore power charger. Wenn kein Landanschluss verfügbar ist, beispielsweise weil das Boot sich in Bewegung befindet, können Generatoren mit Verbrennungsmotor auf dem Boot vorgesehen sein, um die Batterien zu laden, oder es sind Solarzellen oder Windgeneratoren bekannt, mittels welchen die Batterien geladen werden können. If no land connection is available, for example, because the boat is in motion, generators may be provided with an internal combustion engine on the boat in order to recharge the batteries, or are solar cells or wind generators known by means of which the batteries can be charged.
  • Elektromotoren in Antrieben von Booten werden üblicher Weise im ersten Quadranten zum Bereitstellen eines Vorwärtsschubs und damit zum Vorwärtsfahren, und im dritten Quadranten zum Bereitstellen eines Rückwärtsschubs und damit zum Rückwärtsfahren oder zum Aufstoppen betrieben. Electric motors in drives of boats are usually used in the first quadrant for providing a forward thrust and thus for forward running, and operated in the third quadrant for providing a reverse thrust, and thus to reversing or for absorbing topping. Die jeweiligen Fahrbefehle bekommt der Elektromotor beziehungsweise dessen Steuervorrichtung dabei üblicher Weise über einen Ferngashebel von einem Bediener des Boots. The respective operation commands receives the electric motor or its control device while a conventional manner via a remote throttle control by an operator of the boat.
  • Darstellung der Erfindung Summary of the Invention
  • Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Antrieb für ein Boot, insbesondere ein Segelboot, bereitzustellen, der ein alternatives Vorgehen zum Laden der Batterien bereitstellt. Starting from the known state of the art, it is an object of the present invention to provide a drive for a boat, in particular a sailboat, which provides an alternative way to charge the batteries.
  • Die Aufgabe wird durch einen Antrieb sowie ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. The object is achieved by a drive and a method according to the independent claims. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der vorliegenden Beschreibung und den Figuren. Advantageous further developments are evident from the dependent claims and the present specification and the figures.
  • Entsprechend wird ein Antrieb für ein Boot, insbesondere für ein Segelboot, vorgeschlagen, umfassend einen Elektromotor, einen mit dem Elektromotor verbundenen Propeller und eine Steuervorrichtung. Accordingly, a drive for a boat, particularly for a sailing boat, proposed comprising an electric motor, an electric motor connected to the propeller and a control device. Die Steuervorrichtung ist dazu eingerichtet, den Elektromotor im vierten Quadranten derart zu betreiben, dass dieser eine über den Propeller an den Elektromotor übertragene Strömungsenergie von den Propeller umgebendem Wasser in elektrische Energie regeneriert. The control device is adapted to operate the electric motor in the fourth quadrant in such a way that it has a transmitted via the propeller to the electric motor flow energy of the surrounding water propeller regenerated into electrical energy.
  • Eine Regeneration von elektrischer Energie aus Strömungsenergie ist hierbei und im Folgenden eine zumindest teilweise Umwandlung der Strömungsenergie des Wassers in elektrische Energie. A regeneration of electrical energy from the flow energy is in this case and in the following one at least partially converting the flow energy of water into electrical energy. Damit wird es möglich, die Batterien an Bord des Bootes durch die Bewegung des Bootes durch das Wasser zu laden. This makes it possible to charge the batteries on board the boat by the movement of the boat through the water. Dies ist besonders bevorzugt bei Segelbooten umzusetzen, da hier der durch die Segel erzeugte Vortrieb zum Teil in elektrische Energie umgewandelt werden kann. This is particularly preferred to implement in sailing boats, since the propulsion generated by the sail can be converted into electrical energy in part here. Damit kann ein Segelboot während des Segelns elektrische Energie aus seiner Fahrt durch das Wasser umwandeln, mittels welcher die Bordbatterien wieder geladen werden können. So can convert electrical energy from his ride through the water, by means of which the on-board batteries can be recharged a sailboat while sailing.
  • Ferner ist die Steuervorrichtung bevorzugt dazu eingerichtet, den Elektromotor im vierten Quadranten derart zu betreiben, dass ein Produkt aus einer Propeller-Steigung des Propellers und einer Drehzahl des Propellers geringer als eine relative Strömungsgeschwindigkeit zwischen dem Wasser und dem Antrieb ist. Further, the controller is preferably adapted to operate the electric motor in the fourth quadrant in such a manner that a product is less of a propeller pitch of the propeller and a rotation speed of the propeller as a relative flow velocity between the water and the drive. Auf diese Weise kann ein optimierter Betrieb erreicht werden und ein Überschuss an elektrischer Energie kann bereitgestellt werden, der dann zum Laden der Batterien verwendet werden kann. In this way, an optimized operation can be achieved and an excess of electrical energy can be provided, which can then be used to charge the batteries.
  • Der Begriff „Quadrant“ bezieht sich hierbei und im Folgenden auf die Quadranten eines kartesischen Koordinatensystems, wobei die Drehzahl des Elektromotors auf der Abszisse aufgetragen ist und das Drehmoment des Elektromotors auf der Ordinate. The term "quadrant" refers here and below to the quadrant of a Cartesian coordinate system, wherein the rotational speed of the electric motor is plotted on the abscissa and the torque of the electric motor on the ordinate. Die Drehzahl des Elektromotors geht bei Synchronmaschinen auch mit einer proportional induzierten Spannung einher. The rotational speed of the electric motor is associated with synchronous machines with a proportional induced voltage. Das Drehmoment wird auch durch Länge und Richtung des Phasenstromzeigers charakterisiert, der dann Höhe und Richtung des Drehmoments beschreibt. The torque is also characterized by the length and direction of the phase current vector, which then describes the amount and direction of the torque.
  • Bei einem Betrieb im ersten Quadranten (sogenannter Vorwärtslauf) sind das Drehmoment und die Drehrichtung beide positiv und damit parallel. When operating in the first quadrant (so-called forward rotation) are the torque and the rotational direction of both positive and thus parallel. Bei einem Betrieb im zweiten Quadranten (sogenanntes Rückwärtslaufbremsen) ist das Drehmoment positiv und die Drehrichtung negativ und damit antiparallel. When operating in the second quadrant (so-called reverse rotation brake) torque is the positive and the negative direction of rotation, and thus anti-parallel. Bei einem Betrieb im dritten Quadranten (sogenannter Rückwärtslauf) sind Drehmoment und Drehrichtung beide negativ und damit auch parallel. When operating in the third quadrant (so-called reverse rotation) are torque and direction of rotation both negative and thus also parallel. Bei einem Betrieb im vierten Quadranten (sogenannte Regeneration oder auch Vorwärtslaufbremsen) ist das Drehmoment negativ und die Drehrichtung positiv und damit antiparallel. When operating in the fourth quadrant (so-called regeneration or forward travel braking), the torque is negative and the positive direction of rotation and thus anti-parallel. Im Regenerations-Betrieb im vierten Quadranten ist also die Drehrichtung des Propellers positiv, während das Drehmoment des Propellers negativ ist. In the regeneration operation in the fourth quadrant that is, the direction of rotation of the propeller is positive, while the torque of the propeller is negative.
  • Der Betrieb des Elektromotors im vierten Quadranten erfolgt dabei entsprechend derart, dass das Produkt der Drehzahl und der Propeller-Steigung, insbesondere dessen Betrag, geringer als die relative Strömungsgeschwindigkeit, insbesondere deren Betrag, ist. The operation of the electric motor in the fourth quadrant is carried out according to such that the product of the engine speed and the propeller pitch, in particular the amount of which is less than the relative flow velocity, in particular their amount. Bei dem Produkt der Drehzahl und der Propeller-Steigung kann es sich um den theoretischen Vortrieb des Propellers, der bei gleicher Drehzahl und Propeller-Steigung beim Betrieb im ersten Quadranten erzielt werden kann, handeln. In the product of the engine speed and the propeller pitch may be, act to reduce the theoretical propulsion of the propeller, which can be achieved at the same speed and propeller pitch during operation in the first quadrant. Hierbei und im Folgenden wird das Verhältnis des Produkts der Drehzahl und der Propeller-Steigung zu der relativen Strömungsgeschwindigkeit auch als Verstärkungsfaktor bezeichnet. Here and hereinafter, the ratio of the product of engine speed and the propeller pitch to the relative flow velocity is also referred to as amplification factor. Insbesondere kann der Verstärkungsfaktor konstant und kleiner eins sein. In particular, the gain can be constant and less than one. Die Propeller-Steigung entspricht hierbei und im Folgenden der geometrischen Steigung des Propellers. The propeller pitch corresponds here and hereinafter, the geometric pitch of the propeller. Insbesondere kann die Propeller-Steigung der Strecke entsprechen, die der Propeller während einer Umdrehung in einem festen Material zurücklegen würde. In particular, the propeller pitch of the distance may correspond to the would travel in a solid material during one revolution of the propeller. Bei der Propeller-Steigung kann es sich um eine konstante oder eine gemittelte progressive Steigung des Propellers handeln. In the propeller pitch may be a constant or an average progressive pitch of the propeller.
  • Durch den Betrieb des Antriebs als Regenerator im vierten Quadranten ist es möglich, aus der Strömungsenergie des Wassers und/oder aus der Bewegungsenergie des Bootes elektrische Energie zum Betrieb des Antriebs umzuwandeln. By the operation of the drive as a regenerator in the fourth quadrant, it is possible to convert from the flow energy of the water and / or from the kinetic energy of the boat electrical energy to operate the drive.
  • Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass das Boot einen weiteren Antrieb enthält, der beispielsweise mittels Benzin oder Diesel betrieben wird. Alternatively or additionally, it is possible that the boat includes a further drive which is operated by means of, for example, petrol or diesel. Bei der Kombination des Antriebs und des weiteren Antriebs kann es sich um einen Hybridantrieb handeln. With the combination of the drive and the other drive, it can be a hybrid drive. Der elektrische Antrieb kann einen Energiespeicher, wie beispielsweise eine Batterie, aufweisen. The electrical drive may comprise an energy storage device, such as a battery. Der Energiespeicher kann zur Speicherung der aus der Strömungsenergie regenerierten elektrischen Energie dienen. The energy storage can be used for storage of the regenerated electrical energy from the flow of energy.
  • Die Steuervorrichtung kann ferner dazu eingerichtet sein, den Elektromotor derart zu betreiben, dass der Verstärkungsfaktor konstant ist. The controller may further be adapted to operate the electric motor such that the gain factor is constant. Hierdurch ist es möglich, eine maximale Regenerationsleistung zu erreichen. This makes it possible to achieve a maximum regeneration output. Eine optimale Verstärkung, das heißt das optimale Verhältnis von Propeller-Steigung und Drehzahl zur relativen Geschwindigkeit, ergibt sich beispielsweise aus der Geometrie des Propellers, insbesondere einer Propellerform und einem Propellerdurchmesser. An optimum gain, that is the optimum ratio of propeller pitch and speed to the relative velocity, resulting for example from the geometry of the propeller, in particular a propeller shape and a propeller diameter. Bei gegebener Geometrie ist es möglich, die optimale Verstärkung theoretisch zu berechnen. For a given geometry, it is possible to calculate the optimum gain theoretical. Der theoretisch berechnete Wert für die optimale Verstärkung kann anschließend beispielsweise einer praktischen Verifizierung und Optimierung im Betrieb des Antriebs, beispielsweise unter Verwendung einer Regelung, unterzogen werden. The theoretically calculated value for the optimum gain can then, for example, a practical verification and optimization in the operation of the drive, for example, using feedback control, are subjected.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Propeller als Faltpropeller ausgebildet. According to a preferred embodiment, the propeller is designed as a folding propeller. Ein Faltpropeller wird besonders bevorzugt bei einem Segelboot verwendet, um beim Segeln einen möglichst geringen Widerstand durch den Antrieb bereit zu stellen, aber beim Verwenden des Antriebs einen hohen Schub zu erreichen. A folding propeller is particularly preferably used in a sailing boat, to provide the lowest possible resistance when sailing by the drive ready, but to achieve a high thrust while using the drive. Insbesondere kann es sich bei dem Propeller um einen Zwei-Blatt-Faltpropeller handeln. In particular, it may be in the propeller to a two-blade folding propeller.
  • Die Steuervorrichtung ist dazu eingerichtet, den Elektromotor vor dem Betrieb im vierten Quadranten zunächst im ersten Quadranten zu betreiben, also in einem Vorwärtslauf, um den Propeller auszuklappen. The control device is adapted to operate the electric motor prior to operation in the fourth quadrant at first in the first quadrant, that is, in a forward pass, to pop up the propeller. Der Propeller wird also zunächst auf eine vorgegebene Drehzahl mittels des Motors beschleunigt, um ein Ausklappen zu ermöglichen. The propeller will thus first accelerated to a predetermined speed by the motor, to enable unfolding. Das Ausklappen des Faltpropellers findet auf Grundlage der Fliehkraft der Propellerblätter statt, die ab einer bestimmten Drehzahl entsprechend ausklappen. The fold-out folding propeller takes place on the basis of the centrifugal force of the propeller blades that fold out accordingly a certain speed. Der Betrieb im ersten Quadranten kann das Öffnen des Propellers unterstützen, da im motorischen Betrieb eine Kraftwirkung entsteht, die das Boot schiebt und damit auch den Faltpropeller aufdrückt. The operation in the first quadrant can support the opening of the propeller, as a force arises in motor operation that pushes the boat and thus impresses the folding propeller. Dann wird der Betrieb des dann ausgeklappten Propellers wie oben beschrieben im vierten Quadranten durchgeführt. Then, the operation of the then folded propeller is performed in the fourth quadrant as described above.
  • Besonders bevorzugt wird dabei der Elektromotor konstant auf einer Drehzahl gehalten, die zum Einen einen möglichst effizienten Betrieb des Elektromotors im dritten Quadranten ermöglicht, gleichzeitig aber auch ein Wiedereinklappen des Propellers verhindert. The electric motor is particularly preferably kept constant at a rotational speed that allows most efficient operation of the electric motor in the third quadrant on the one hand, at the same time but also prevents re-folding of the propeller.
  • Ein Faltpropeller zeichnet sich dadurch aus, dass der Propeller, insbesondere dessen Blätter beziehungsweise Flügel, eingeklappt werden können. A folding propeller is characterized in that the propeller, in particular the leaves or wings can be folded. Dies kann im Fall eines Antriebs für Segelboote vorteilhaft sein, da der Strömungswiderstand des Propellers im Segelbetrieb verringert werden kann. This may be advantageous in the case of a drive for sailing boats, since the flow resistance of the propeller can be reduced in the coasting mode. Für die Verwendung des Antriebs kann der Propeller ausgeklappt werden. To use the drive of the propeller can be folded out. Hierbei ergibt sich die Herausforderung, dass der Propeller aufgrund der auftretenden Fliehkräfte normalerweise nur beim Betrieb im ersten Quadranten und gegebenenfalls im dritten Quadranten ausgeklappt ist, also bei einem aktiven Vorwärts- oder Rückwärtsschubbetrieb des Motors. In this case the challenge that the propeller is normally expanded only when operating in the first quadrant, and optionally in the third quadrant, due to the centrifugal forces, that in an active forward or reverse thrust operation of the motor is obtained. Ein Andrehen des eingeklappten Propellers durch das anströmende Wasser ist im Normalbetrieb weder möglich noch erwünscht - vielmehr ist der Propeller so ausgebildet, dass er ohne Antrieb durch den Elektromotor zuverlässig einklappt, um einen möglichst kleinen Widerstand beim Segeln und damit bei ausgeschaltetem Motor zu erreichen. is a cranking of the folded propeller through the water flowing neither possible nor desirable in normal operation - rather, the propeller is designed so that it reliably collapses without driving by the electric motor, in order to achieve the smallest possible resistance during sailing, and with the engine stopped. Es kann aber durchaus notwendig sein, das Zuklappen des Propellers durch das Festhalten des Propellerschafts beziehungsweise durch den Betrieb bei einer sehr kleinen Drehzahl zu unterstützen. but it may well be necessary to support the closing of the propeller by holding the propeller shaft or by operating at a very low speed. Mit anderen Worten kann nicht nur das Aufklappen des Faltpropellers, sondern auch das Zuklappen des Faltpropellers durch eine entsprechende Ansteuerung des Elektromotors erreicht werden. In other words, not only the unfolding of the folding propeller, but also the closing of the folding propeller by a corresponding control of the electric motor can be achieved.
  • Um nun einen Betrieb im vierten Quadranten mit einem Faltpropeller während der Fahrt durch Wasser zu ermöglichen, kann der Elektromotor, insbesondere kurzzeitig, im ersten Quadranten betrieben werden. In order to enable operation in the fourth quadrant with a folding propeller while driving through water, the electric motor can be particularly briefly operated in the first quadrant. Hierdurch wird der Propeller ausgeklappt. Hereby the propeller is unfolded. Wenn die relative Strömungsgeschwindigkeit ausreichend hoch, insbesondere positiv, ist, kann auf einen Betrieb im vierten Quadranten umgeschaltet werden und die Drehung des Propellers wird durch das anströmende Wasser aufrecht erhalten, wobei die Drehzahl des Propellers durch die Steuereinheit gesteuert und kontrolliert wird. If the relative flow velocity is sufficiently high, in particular positive, can be switched to an operation in the fourth quadrant and the rotation of the propeller is maintained by the inflowing water, the speed of the propeller is controlled by the control unit and controlled. Die Drehrichtung des Propellers ändert sich durch das Umschalten des Betriebs vom ersten Quadranten in den vierten Quadranten nicht. The direction of rotation of the propeller is not changed by the switching of the operation from the first quadrant to the fourth quadrant. Der Propeller bleibt dann weiterhin ausgeklappt, wobei nun Strömungsenergie in elektrische Energie umgewandelt wird. The propeller is then further expanded, with energy flow then is converted into electrical energy.
  • Ferner ist es möglich, dass der Propeller dazu eingerichtet ist, für einen Betrieb im zweiten Quadranten zunächst im dritten Quadranten betrieben zu werden. It is also possible that the propeller is arranged to be operated for an operation in the second quadrant at first in the third quadrant.
  • Besonders bevorzugt ist die Steuervorrichtung dazu vorgesehen, zumindest eine Mindestdrehzahl des Faltpropellers im Betrieb im vierten Quadranten bereit zu stellen, um ein Einklappen des Faltpropellers beim Betrieb im vierten Quadranten zu unterbinden. Particularly preferably, the control device is adapted to provide at least a minimum speed of the folding propeller in operation in the fourth quadrant, in order to prevent a collapse of the folding propeller during operation in the fourth quadrant.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Antriebs umfasst die relative Strömungsgeschwindigkeit eine Bootsgeschwindigkeit und/oder eine absolute Strömungsgeschwindigkeit des Wassers. According to at least one embodiment of the drive, the relative flow rate comprises a boat speed and / or absolute flow rate of the water. Die relative Strömungsgeschwindigkeit kann eine Differenz der Bootsgeschwindigkeit und der absoluten Strömungsgeschwindigkeit sein. The relative velocity may be a difference in boat speed and the absolute flow velocity. Bevorzugt handelt es sich bei der relativen Strömungsgeschwindigkeit um eine Anströmgeschwindigkeit des Wassers in Bezug auf den Propeller. It is preferable that in the relative flow rate to a flow velocity of the water in relation to the propeller. Bei der Bootsgeschwindigkeit kann es sich um eine Geschwindigkeit des Bootes relativ zum Grund handeln. When boat speed may be a speed of the boat relative to the base. Die absolute Strömungsgeschwindigkeit des Wassers kann eine Anströmgeschwindigkeit des Wassers im Bereich des Bootes relativ zum Grund gemessen sein. The absolute flow rate of water, a flow velocity of the water to be measured in the range of the boat relative to the base. Insbesondere im Fall starker Strömungen kann die Geschwindigkeit des Bootes relativ zum Grund von einer Geschwindigkeit des Bootes durch das Wasser abweichen. Especially in the case of strong currents, the speed of the boat can be relatively different to the base of a speed of the boat through the water. Beispielsweise ist es möglich, dass der Betrieb im vierten Quadranten erfolgt, wenn das Boot vor Anker liegt. For example, it is possible that the operation in the fourth quadrant is done when the boat is moored. In diesem Fall ist die Bootsgeschwindigkeit vernachlässigbar klein und die relative Strömungsgeschwindigkeit kann die absolute Strömungsgeschwindigkeit sein. In this case, the boat speed is negligible and the relative velocity can be the absolute flow velocity. Ferner ist es möglich, dass sich das Boot während des Betriebs im vierten Quadranten durch das Wasser bewegt. Further, it is possible that the boat moves through the water during the operation in the fourth quadrant. Im Fall von annähernd strömungslosem Wasser, wie beispielsweise im Fall eines ruhigen Sees, kann es sich dann bei der relativen Strömungsgeschwindigkeit um die Bootsgeschwindigkeit über Grund handeln. In the case of approximately flow Wi water, such as in the case of a quiet lake, it may be in the relative flow speed by the boat speed over the ground.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Antrieb zumindest einen Sensor. According to at least one embodiment, the drive includes at least one sensor. Der zumindest eine Sensor ist zur Ermittlung der relativen Strömungsgeschwindigkeit eingerichtet. The at least one sensor adapted for determining the relative flow velocity. Bei dem zumindest einen Sensor kann es sich beispielsweise um ein Staudruckrohr, einen Strömungssensor und/oder weitere Geschwindigkeitssensoren handeln. Wherein at least one sensor can, for example, a dynamic pressure pipe, a flow sensor and / or other speed sensors act. Bevorzugt umfasst der Antrieb mehrere Sensoren. Preferably, the drive comprises a plurality of sensors. Es ist möglich, dass zumindest einer der Sensoren ein Sensor des Bootes ist, der mit der Steuervorrichtung verbunden ist. It is possible that at least one of the sensors is a sensor of the boat, which is connected to the control device.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beinhaltet der Sensor einen GPS-Sensor und/oder einen Strömungssensor. According to a preferred embodiment, the sensor includes a GPS sensor and / or a flow sensor. Beispielsweise kann hierbei ein GPS-Sensor und/oder ein Strömungssensor des Bootes verwendet werden. For example, a GPS sensor and / or a flow sensor of the boat can be used here. Mittels eines GPS-Sensors kann insbesondere die Bootsgeschwindigkeit des Boots, also die Geschwindigkeit im Bezug zum Grund, genau bestimmt werden. By means of a GPS-sensor may in particular the boat speed of the boat, ie the speed in relation to the ground can be precisely determined. Bei geringen absoluten Strömungsgeschwindigkeiten des Wassers ergibt sich somit eine recht genaue Bestimmung der relativen Strömungsgeschwindigkeit. At low absolute flow rates of the water, thus a fairly accurate determination of the relative flow velocity is obtained.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Antriebs ist die Steuervorrichtung dazu eingerichtet, die Drehzahl des Propellers in Abhängigkeit von der ermittelten relativen Strömungsgeschwindigkeit zu regeln. According to at least one embodiment of the drive is set, the control device to regulate the speed of the propeller in dependence on the determined relative velocity. Hierbei kann die Steuervorrichtung mit dem Sensor insbesondere einen offenen Regelkreis (Englisch: open loop) bilden. Here, the control device can be connected to the sensor, in particular an open-loop (English: open loop) form. Beispielsweise kann bei einer Erhöhung der relativen Strömungsgeschwindigkeit die Drehzahl des Propellers erhöht werden oder umgekehrt. For example, the speed of the propeller can be increased or vice versa in an increase of the relative flow velocity. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die Regelung derart erfolgt, dass die Drehzahl des Propellers, insbesondere im Fall von konstanter relativer Strömungsgeschwindigkeit, konstant gehalten wird. Alternatively or additionally, it is possible that the control is performed such that the speed of the propeller, in particular in the case of constant relative velocity, is kept constant.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Antrieb eine Regelvorrichtung und einen Leistungssensor zur Ermittlung der von dem Elektromotor abgegebenen Leistung. According to at least one embodiment the drive comprises a control device and a power sensor for detecting the output from the electric motor performance. Die Regelvorrichtung bildet mit dem Leistungssensor einen geschlossenen Regelkreis zur Regelung der Drehzahl des Propellers. The control device is connected to the power sensor comprises a closed loop for controlling the speed of the propeller. Bei dem geschlossenen Regelkreis (Englisch: closed loop) handelt es sich bevorzugt um eine Rückkopplungsschleife (Englisch: feedback loop). In the closed loop (English: closed loop) is preferably a feedback loop (English: feedback loop). Mittels des Regelkreises kann dann die Drehzahl des Propellers in Abhängigkeit von der ermittelten Leistung des Elektromotors angepasst werden. By means of the control circuit, the speed of the propeller can then be adjusted in dependence on the determined power of the electric motor. Für die Drehzahlvorgabe kann also eine Leistungsregelung verantwortlich sein. For the speed setting that is, a power control may be responsible.
  • Bevorzugt ist die Regelvorrichtung dazu eingerichtet, die Drehzahl des Propellers mittels einer Maximal-Leistungspunkte-Suche (Englisch: Maximum Power Point Tracker, MPPT) zu regeln. Preferably, the control device is adapted to the speed of the propeller by means of a maximum power point search (English: Maximum Power Point Tracker MPPT) to regulate. Bei einem solchen Verfahren wird die abgegebene Leistung, bevorzugt kontinuierlich, mittels des Leistungssensors überwacht. In one such method the output power, preferably continuously, is monitored by means of the power sensor. In Abhängigkeit von der ermittelten Leistung des Elektromotors kann dann mittels der Regelvorrichtung die Drehzahl des Elektromotors angepasst werden. the rotational speed of the electric motor can be adjusted in dependence on the detected power of the electric motor then by means of the control device. Die Drehzahl des Elektromotors wird bevorzugt mittels der Maximal-Leistungspunkt-Suche derart angepasst, dass die abgegebene Leistung und damit die Regeneration maximal ist. The speed of the electric motor is preferably adjusted by means of the maximum power point search such that the output power and thus the regeneration is maximum.
  • Für die Einstellung eines optimalen Arbeitspunktes des Elektromotors des Antriebs kann bevorzugt ein offener Regelkreis mit einem geschlossenen Regelkreis kombiniert werden. For the adjustment of an optimum working point of the electric motor of the actuator, an open loop control can be combined with a closed loop preferred. So ist es möglich, zunächst eine Vorsteuerung mittels eines offenen Regelkreises für die grobe Einstellung des Arbeitspunktes zu realisieren. Thus, it is possible to realize a pilot control by means of an open loop for the coarse adjustment of the operating point first. Die Feinoptimierung kann dann mittels eines geschlossenen Regelkreises erreicht werden. The fine tuning can be achieved by means of a closed control loop. Bei dem optimalen Arbeitspunkt handelt es sich bevorzugt um eine Drehzahl des Elektromotors beziehungsweise des Propellers, bei der die Regeneration maximal ist. At the optimum operating point is preferably at a rotational speed of the electric motor or the propeller, wherein the regeneration is maximum. Als offener Regelkreis eignet sich beispielsweise die oben beschriebene Regelung basierend auf der relativen Strömungsgeschwindigkeit. An open loop, for example, the scheme described above is based on the relative flow velocity. Für den geschlossenen Regelkreis kann insbesondere die oben beschriebene Leistungsanpassung verwendet werden. For the closed loop in particular, the power adjustment described above can be used.
  • Durch eine Kombination eines offenen und eines geschlossenen Regelkreises ist es insbesondere möglich, die Vorteile beider Verfahren zu kombinieren. By a combination of an open and a closed control loop, it is particularly possible to combine the advantages of both methods. Ein Vorteil der Verwendung eines offenen Regelkreises basierend auf einer Messung der relativen Strömungsgeschwindigkeit besteht beispielsweise in der relativen Konstanz der Bootsgeschwindigkeit sowohl durch das Wasser als auch über Grund, sodass hydrodynamisch bedingte Schwankungen des Drehmoments des Propellers und/oder des Elektromotors, insbesondere aufgrund der absoluten Strömungsgeschwindigkeit des Wassers, gut kompensiert werden können. An advantage of using an open loop based on a measurement of the relative flow velocity is, for example, in the relative constancy of the boat velocity through both the water and above ground, so hydrodynamically-induced fluctuations in the torque of the propeller and / or the electric motor, in particular because of the absolute flow velocity the water can be well compensated. Mit dem geschlossenen Regelkreis kann eine präzise Optimierung der Drehzahl mittels einer Optimierung der abgegebenen Leistung erzielt werden. With the closed loop precise optimization of speed may be achieved by an optimization of the output power. Durch die Kombination des offenen und des geschlossenen Regelkreises kann die Verstärkung des geschlossenen Regelkreises reduziert werden, so dass das System eine höhere Stabilität erlangt. The combination of the open and closed loop gain of the closed loop can be reduced, so that the system acquires a higher stability.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Propeller-Steigung eine Funktion der relativen Strömungsgeschwindigkeit. According to at least one embodiment, the propeller pitch is a function of the relative flow velocity. Dies ist bei Propellern mit einer einstellbaren Steigung, die auch als Autopropeller bekannt sind, der Fall. This is in propellers having an adjustable slope, which are also known as auto propeller case. Mit anderen Worten, die Propeller-Steigung verändert sich mit steigender und/oder fallender relativer Strömungsgeschwindigkeit. In other words, the propeller pitch is changing with rising and / or falling relative flow speed. Die Steuervorrichtung ist dazu eingerichtet, die Drehzahl des Propellers in Abhängigkeit von der relativen Strömungsgeschwindigkeit und dieser Funktion zu regeln. The control device is adapted to control the speed of the propeller in dependence on the relative flow velocity and this function.
  • Bevorzugt erfolgt die Regelung mittels eines offenen Regelkreises, insbesondere des zuvor beschriebenen offenen Regelkreises. the control preferably takes place by means of an open loop, in particular the open-loop described above. Der Antrieb kann, bevorzugt für den Fall des offenen Regelkreises, eine Speichereinheit enthalten, in der die Funktion gespeichert ist. The drive may preferably include the case of the open loop, a memory unit, in which the function is stored. Beispielsweise ist die Funktion der Propeller-Steigung als Nachschlagtabelle (Englisch: look-up table) in der Speichereinheit gespeichert. For example, the function of propeller pitch is provided as a lookup table (English: look-up table) stored in the storage unit. Alternativ oder zusätzlich kann die Regelung der Drehzahl im Fall einer solchen geschwindigkeitsabhängigen Propeller-Steigung auch mittels einer Maximal-Leistungspunkt-Suche erfolgen. Alternatively or additionally, the control of the speed in the case of such a speed-dependent propeller pitch may also be effected by means of a maximum power point search. In diesem Falle erfolgt die Anpassung der Verstärkung adaptiv an die sich mit der Drehzahl ändernde Propellersteigung als Funktion der Drehzahl. In this case, the adjustment of the gain is adaptive to the changing at the speed propeller pitch as a function of speed. Auch die Nachführung der Verstärkung mit einer Maximal-Leistungspunktsuche kann durchgeführt werden. The tracking of the gain with a maximum power point search can be performed.
  • Neben den Autopropellern sind auch Propeller mit von außen veränderbarer Steigung bekannt. In addition to the car propellers and propeller with variable pitch from the outside are known.
  • Bei den Propellern mit von außen veränderbarer Propeller-Steigung kann die Propellersteigung von der Steuervorrichtung so adaptiert werden, dass im Zusammenhang mit der ebenfalls adaptierten Propellergeschwindigkeit eine Optimierung bezüglich des Betriebs im vierten Quadranten durchgeführt werden kann und damit eine maximale Regenerationsleistung bei der jeweiligen relativen Strömungsgeschwindigkeit erreicht werden kann. In the propellers with variable from outside the propeller pitch, the propeller pitch can be adapted by the control device so that an optimization can be performed as to the operation in the fourth quadrant in connection with the likewise adapted propeller speed and thus achieves a maximum regeneration output at the respective relative speed can be.
  • Durch Berücksichtigung der Funktion mittels der Steuervorrichtung ist es möglich, eine Änderung der Propellergeometrie mit der relativen Strömungsgeschwindigkeit zu kompensieren. By considering the function means of the control device, it is possible to compensate for a change in the propeller geometry with the relative flow velocity. Dies kann insbesondere für den Fall, in dem es sich bei dem Propeller um einen Faltpropeller handelt, vorteilhaft sein. This may be particularly the case where there is a folding propeller when the propeller may be advantageous. Bei einem Faltpropeller ist es möglich, dass sich dieser mit zunehmender Geschwindigkeit des Bootes im Wasser, und damit mit zunehmender relativer Strömungsgeschwindigkeit, allmählich schließt. In a folding propeller, it is possible that this with increasing speed of the boat in the water, and thus with increasing relative velocity, gradually closes. Dies kann zu einer Änderung der Propellergeometrie und damit des Verstärkungsfaktors führen. This can lead to a change in the propeller geometry and thus the gain. Für diesen Fall kann die Berücksichtigung eines geschwindigkeitsabhängigen Verstärkungsfaktors insbesondere unter Verwendung einer Nachschlagtabelle vorteilhaft sein. For this case, considering a speed-dependent gain can be advantageous in particular by using a lookup table.
  • Durch die vorgeschlagene Regelung ist es auch möglich, auf die sich verändernde Propellergeometrie bei steigender Regenerationsleistung und/oder steigender Strömungsgeschwindigkeit zu reagieren. The proposed regulation, it is also possible to respond to the changing propeller geometry with increasing regeneration performance and / or increasing flow velocity. Durch eine erhöhte Regenerationsleistung und/oder eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit klappt der Faltpropeller bei gleicher Drehzahl und damit gleicher auf die Propellerblätter öffnend wirkender Fliehkraft etwas ein, bis sich wieder ein Kräftegleichgewicht einstellt. By an increased regeneration performance and / or increased flow rate of the folding propeller works at the same speed and the same opening pressure acting on the propeller blades centrifugal somewhat until again adjusts a balance of forces. Damit ändert sich die wirksame Propellergeometrie, was von der vorgeschlagenen Regelung beim Betrieb berücksichtigt wird. Thus, the effective propeller geometry, which is considered by the proposed rule changes during operation.
  • In diesem Zusammenhang kann auch eine Vorrichtung zum Sperren der Propellerblätter in der ausgeklappten Position vorgesehen sein, die mechanisch ein Einklappen der Propellerblätter im Regenerationsbetrieb und insbesondere bei einer steigenden Regenerationsleistung oder einer steigenden Strömungsgeschwindigkeit verhindert. In this context, a device for locking of the propeller blades can be provided in the folded-out position, which mechanically prevents a collapse of the propeller blades in the regeneration operation and in particular with a rising regeneration output or an increasing flow rate. Die Vorrichtung zum Sperren der Propellerblätter in der ausgeklappten Position wird bevorzugt auch von der Steuervorrichtung angesteuert oder kann aufgrund eines vorgegebenen Betriebsmusters des Elektromotors an die Vorrichtung zum Sperren der Propellerblätter übergeben werden. The device for locking of the propeller blades in the extended position is preferably also controlled by the control device or can be passed to the device to lock the propeller blades based on a predetermined operation pattern of the electric motor.
  • Es wird ferner ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebs für ein Boot, insbesondere für ein Segelboot, angegeben. There is further provided a method of operating a drive for a boat, particularly for a sailing boat, indicated. Bevorzugt eignet sich das Verfahren zum Betreiben eines hier beschriebenen Antriebs für ein Boot. Preferably, the method is suitable for operating a drive for a boat described herein. Das heißt, sämtliche für den Antrieb offenbarten Merkmale sind auch für das Verfahren offenbart und umgekehrt. That is, all disclosed characteristics for the drive are also disclosed for the method and vice versa.
  • Entsprechend der oben gestellten Aufgabe wird in einem Verfahrensschritt des Verfahrens ein Antrieb bereitgestellt, wobei der Antrieb einen Elektromotor, einen mit dem Elektromotor verbundenen Propeller und eine Steuervorrichtung umfasst. According to the above-identified object, a drive is provided in a step of the method, wherein the drive comprises an electric motor, an electric motor connected to the propeller and a control device. In einem weiteren Verfahrensschritt wird der Propeller in Wasser eingebracht. In a further method step, the propeller is placed in water. Das Wasser weist eine relative Strömungsgeschwindigkeit bezüglich des Antriebs auf. The water flow has a relative speed with respect to the drive. In einem weiteren Verfahrensschritt wird der Elektromotor derart mit der Steuervorrichtung im vierten Quadranten betrieben, dass eine über den Propeller an den Elektromotor übertragene Strömungsenergie des Wassers in elektrische Energie regeneriert wird und dass ein Produkt aus einer Propeller-Steigung des Propellers und einer Drehzahl des Propellers geringer als die relative Strömungsgeschwindigkeit ist. In a further method step, the electric motor is operated with the control device in the fourth quadrant, that a transferred via the propeller to the electric motor flow energy of the water is regenerated into electric energy and that a product of a propeller pitch of the propeller and a rotation speed of the propeller is less is defined as the relative flow speed.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Elektromotor im vierten Quadranten betrieben, während sich das Boot durch das Wasser bewegt. According to at least one embodiment of the process of the electric motor is operated in the fourth quadrant, as the boat moves through the water. Ein derartiger Betrieb eignet sich insbesondere im Fall eines Segelbootes. Such an operation is particularly useful in the case of a sailboat. Hierbei kann das Segelboot unter Verwendung der Segel bewegt werden. Here, the sailboat can be moved using the sail.
  • Es ist alternativ oder zusätzlich möglich, dass das Boot einen weiteren Antrieb aufweist, beispielsweise mittels eines Verbrennungsmotors mittels dem das Boot durch das Wasser bewegt wird. It is alternatively or additionally possible that the boat has a further drive by means of which the boot is moved through the water for example by an internal combustion engine. Aufgrund der Bewegung des Boots bewegt sich das Wasser mit der relativen Strömungsgeschwindigkeit zu dem Antrieb des Boots. Due to the movement of the boat to the water moves with the relative velocity to the driving of the boat. Die sich hieraus ergebende Strömungsenergie kann dann durch den Betrieb im vierten Quadranten teilweise in elektrische Energie umgewandelt werden. The resultant flow energy can then be converted by the operation in the fourth quadrant partially into electrical energy. Es ist hierbei alternativ oder zusätzlich möglich, dass der Elektromotor im vierten Quadranten betrieben wird, während das Boot an einem festen Ort bezüglich des Grundes liegt, also beispielsweise vor Anker liegt. Here, it is possible alternatively or additionally that the electric motor is operated in the fourth quadrant, while the boat is located with respect to the substrate in a fixed location, that is, for example anchor. In diesem Fall ergibt sich die Strömungsenergie hauptsächlich aus der Strömung des Wassers um das Boot. In this case, the flow of energy, resulting mainly from the flow of water around the boat. Dies ist besonders vorteilhaft in Gegenden mit hoher Gezeitenströmung oder beim Liegen in einem Fluss. This is particularly advantageous in areas with high tidal current or while lying in a river.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist der Propeller ein Faltpropeller. According to at least one embodiment of the process is a folding propeller of the propeller. Vor dem Betreiben des Elektromotors im vierten Quadranten wird der Elektromotor im ersten Quadranten betrieben um den Propeller auszuklappen. Before operating the electric motor in the fourth quadrant of the electric motor is operated in the first quadrant around the propeller unfold. Ein, insbesondere kurzzeitiger, Betrieb im ersten Quadranten unterstützt ein Ausklappen des Elektromotors und schafft damit die Voraussetzung für einen Betrieb als Regenerator zur Regeneration von Strömungsenergie. One, in particular short-term, operating in the first quadrant supports lowering the electric motor and thus creates the conditions for operation as a regenerator for regenerating energy flow.
  • Bevorzugt wird der Elektromotor im ersten Quadranten mit etwas höherer Drehzahl und im vierten Quadranten mit etwas niedrigere Drehzahl als der Drehzahl, bei der das Produkt aus Drehzahl und Steigung der relativen Strömungsgeschwindigkeit entspricht, betrieben. the electric motor in the first quadrant with a slightly higher speed, and operated in the fourth quadrant with slightly lower speed than the speed at which the product of speed and slope of the relative flow velocity corresponds to is preferred.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens beinhaltet der Antrieb eine Regelvorrichtung und einen Leistungssensor zur Ermittlung der von dem Elektromotor abgegebenen Leistung. According to at least one embodiment of the method of the drive includes a control device and a power sensor for detecting the output from the electric motor performance. Die Regelvorrichtung bildet mit dem Leistungssensor einen geschlossenen Regelkreis zur Regelung der Drehzahl des Propellers. The control device is connected to the power sensor comprises a closed loop for controlling the speed of the propeller. Die Drehzahl des Propellers wird dann mittels einer Maximal-Leistungspunkt-Suche unter Verwendung des geschlossenen Regelungskreises eingestellt. The rotational speed of the propeller is then adjusted by means of a maximum power point search using the closed-loop control circuit.
  • Es wird weiterhin ein Antrieb für ein Boot, insbesondere für ein Segelboot, vorgeschlagen, umfassend einen Elektromotor und einen mit dem Elektromotor verbundenen Propeller, dessen Rotationsachse bezüglich einer senkrecht zur Propellerwelle stehenden Hochachse des Elektromotors verschwenkbar ist, und eine Steuervorrichtung aufweist. There is further provided a drive for a boat, particularly for a sailing boat, proposed comprising an electric motor and an output connected to the electric motor propeller, whose axis of rotation a direction perpendicular to the propeller shaft vertical axis of the electric motor with respect to pivot, and a control device. Erfindungsgemäß ist die Steuervorrichtung dazu eingerichtet, die Rotationsachse des Propellers gegenüber dem Vorwärtsschubbetrieb um 180° bezüglich der Hochachse zu schwenken und den Elektromotor im zweiten Quadranten derart zu betreiben, dass dieser eine über den Propeller an den Elektromotor übertragene Strömungsenergie in elektrische Energie regeneriert. According to the invention the control device is adapted to pivot about the axis of rotation of the propeller in relation to the forward thrust operation by 180 ° relative to the vertical axis and to operate the electric motor in the second quadrant such that it regenerates a transmitted via the propeller to the electric motor flow energy into electrical energy.
  • Eine Anordnung eines Propellers, dessen Rotationsachse bezüglich der Hochachse verschwenkbar ist, kann beispielsweise durch die Aufnahme des Elektromotors und des Propellers in einer um die Hochachse verschwenkbaren Gondel unter dem Boot, oder durch einen verschwenkbaren Saildrive oder Z-Drive erreicht werden. An arrangement of a propeller, whose axis of rotation is pivotable with respect to the vertical axis, can be achieved in a pivotable about the vertical axis nacelle under the boat, or by a pivotable saildrive or Z-Drive for example, by accommodating the electric motor and the propeller.
  • Durch das Umkehren der Rotationsachse des Propellers steht dieser quasi in einer Ausrichtung entgegengesetzt der Fahrtrichtung des Boots. By reversing the rotational axis of the propeller is the quasi opposite in an orientation of the direction of travel of the boat. Damit kann der Propeller durch das anströmende Wasser in Rotation versetzt werden, wobei der Propeller sich dann rückwärts dreht, also in einer Drehrichtung, die einem Rückwärtsschub entspricht. Thus, the propeller can be rotated by the water flowing in rotation, wherein the propeller then rotate reversely, that is in a rotational direction corresponding to a reverse thrust. Durch den Betrieb des Elektromotors im zweiten Quadranten kann dann eine Regeneration der Strömungsenergie in elektrische Energie erfolgen. By the operation of the electric motor in the second quadrant, a regeneration of the flow energy into electrical energy can then be performed.
  • Sollte hier ein Faltpropeller verwendet werden, wirkt das anströmende Wasser in Aufklapprichtung des Propellers, so dass auf einen kurzfristigen Betrieb im dritten Quadranten verzichtet werden kann. Should here a folding propellers are used, the inflowing water acts in the opening direction of the propeller, so that it can be dispensed with a short-term operation in the third quadrant.
  • Die weiteren, sich auf die Steuerung und Regelung des Elektromotors beziehenden Ausführungen, die oben bezüglich des Betriebs im vierten Quadranten beschrieben sind, gelten analog für den Betrieb im zweiten Quadranten. Further, relating to the control and regulation of the electric motor embodiments which are described with respect to the operation in the fourth quadrant above apply similarly to the operation in the second quadrant.
  • Figurenliste list of figures
  • Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Preferred further embodiments of the invention will become apparent from the following description of the figures. Dabei zeigen: They show:
    • 1 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Antriebs; a schematic representation of a first embodiment of a drive described herein; und and
    • 2 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Antriebs. a schematic representation of a second embodiment of a drive described herein.
  • Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele Detailed description of preferred embodiments
  • Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. In the following preferred embodiments are described with reference to FIGS. Dabei sind gleiche, ähnliche, gleichartige oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen. Identical, similar, identical or equivalent elements in the different figures are provided with identical reference numerals. Auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden. A repeated description of these elements will be partially omitted to avoid redundancy. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. The figures and the size relationships of the elements illustrated in the figures among one another should not be regarded as being to scale. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein. Rather, individual elements for better illustration and / or may be exaggerated for clarity.
  • Anhand der schematischen Skizze der Reference to the schematic diagram of the 1 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Antriebs is a first embodiment of a drive described herein 1 1 näher erläutert. explained. Der Antrieb The drive 1 1 umfasst einen Elektromotor comprises an electric motor 4 4 und einen Propeller and a propeller 2 2 , der mittels einer Antriebswelle , By means of a drive shaft 41 41 mit dem Elektromotor with the electric motor 4 4 verbunden ist. connected is. Mittels der Antriebswelle By means of the drive shaft 41 41 kann eine Drehbewegung des Elektromotors can be a rotary motion of the electric motor 4 4 , insbesondere dessen Drehzahl, auf den Propeller , In particular its speed, to the propeller 2 2 übertragen werden. be transmitted. Der Antrieb The drive 1 1 umfasst zudem ein erstes Gehäuse also includes a first housing 31 31 , ein zweites Gehäuse , A second housing 32 32 und ein drittes Gehäuse and a third housing 33 33 . , Das erste Gehäuse The first housing 31 31 dient beispielsweise der Befestigung des Antriebs used, for example the attachment of the drive 1 1 an einem Rumpf eines Boots. on a hull of a boat. Das dritte Gehäuse The third housing 33 33 beinhaltet den Elektromotor includes the electric motor 4 4 . , Die Gehäuse the housing 31 31 , . 32 32 , . 33 33 können wasserfest ausgebildet sein. may be formed waterproof. Das heißt, in den Gehäusen That is, in the housings 31 31 , . 32 32 , . 33 33 befindliche Vorrichtungen, wie beispielsweise der Elektromotor Devices located, such as the electric motor 4 4 , können durch das jeweilige Gehäuse May be prepared by the respective housing 31 31 , . 32 32 , . 33 33 vor dem das Boot umgebende Wasser geschützt sein. before the boat be protected surrounding water.
  • Der Antrieb The drive 1 1 umfasst ferner eine Steuervorrichtung (in den Figuren nicht gezeigt), die mit dem Elektromotor further comprises a control device (not shown in the figures) connected to the electric motor 4 4 verbunden ist. connected is. Die Steuervorrichtung ist dazu eingerichtet, die Drehzahl des Elektromotors The control device is adapted to the rotational speed of the electric motor 4 4 und damit auch des Propellers and thus the propeller 2 2 zu steuern. to control. Die Steuervorrichtung kann in eines der Gehäuse The control device may be in one of the housing 31 31 , . 32 32 , . 33 33 eingebracht sein. be introduced. Alternativ kann die Steuervorrichtung an Bord des Bootes angebracht sein. Alternatively, the controller may be mounted on board the boat.
  • Bei dem in der In the in the 1 1 gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Pod-Antrieb Embodiment shown is a pod propulsion 1 1 mit einem Faltpropeller with a folding propeller 2 2 . , Der Propeller the propeller 2 2 kann dazu eingerichtet sein, eingeklappt zu werden. may be configured to be collapsed. In der eingeklappten Position In the folded position 2' 2 ' , . 2" 2 ' weist der Propeller has the propeller 2 2 einen geringeren Strömungswiderstand als im ausgeklappten Zustand auf. a lower flow resistance than in the unfolded state.
  • Der Antrieb The drive 1 1 kann ferner Sensoren aufweisen (in den Figuren nicht gezeigt). may further comprise sensors (not shown in the figures). Mittels der Sensoren kann beispielsweise eine relative Strömungsgeschwindigkeit des Antriebs The sensors can, for example, a relative flow velocity of the drive 1 1 , und insbesondere des Propellers And in particular of the propeller 2 2 , in Bezug zu dem den Antrieb , With respect to the drive 1 1 umgebenden Wasser ermittelt werden. surrounding water can be determined. Alternativ oder zusätzlich kann ein Leistungssensor mit dem Elektromotor Alternatively or additionally, a power sensor to the electric motor 4 4 des Antriebs of the actuator 1 1 verbunden sein und die von dem Elektromotor be connected and the electric motor of the 4 4 abgegebene Leistung ermitteln. determine power output. Die Drehzahl des Elektromotors The speed of the electric motor 4 4 - und damit auch des Propellers - and hence the propeller 2 2 - kann dann unter Verwendung einer Maximal-Leistungspunkt-Suche ermittelt werden. - can then be determined using a maximum power point search.
  • Anhand der schematischen Skizze der Reference to the schematic diagram of the 2 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Antriebs is a second embodiment of a drive described herein 1 1 näher erläutert. explained. Der Antrieb The drive 1 1 umfasst erneut einen Elektromotor again comprises an electric motor 4 4 und einen Propeller and a propeller 2 2 . , Ein zweites Gehäuse A second housing 32 32 des Antriebs of the actuator 1 1 kann zur Befestigung an einem Rumpf eines Bootes vorgesehen sein. may be provided for attachment to a hull of a boat.
  • Entgegen der Darstellung in den Figuren kann der Propeller Contrary to the representation in the figures, the propeller can 2 2 auch mehr als zwei Propellerblätter enthalten. More than two propeller blades included. Beispielsweise kann der Propeller For example, the propeller 2 2 drei oder mehr Propellerblätter enthalten. containing three or more propeller blades.
  • Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. The invention is not limited by the description using the exemplary embodiments of this. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist. Rather, the invention encompasses any new feature and every combination of features, which in particular includes any combination of features in the patent claims, even if this feature or this combination itself is not explicitly specified in the patent claims or exemplary embodiments.
  • Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
  • 1 1
    Antrieb drive
    2 2
    Propeller propeller
    2',2" 2 ', 2 "
    eingeklappter Propeller folded propeller
    31 31
    erstes Gehäuse first housing
    32 32
    zweites Gehäuse second housing
    33 33
    drittes Gehäuse third housing
    4 4
    Elektromotor electric motor
    41 41
    Antriebswelle drive shaft

Claims (13)

  1. Antrieb (1) für ein Boot, insbesondere für ein Segelboot, umfassend einen Elektromotor (4), einen mit dem Elektromotor (4) verbundenen Propeller (2) und eine Steuervorrichtung, dadurch gekennzeichnet , dass die Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, den Elektromotor (4) im vierten Quadranten derart zu betreiben, dass dieser eine über den Propeller (2) an den Elektromotor (4) übertragene Strömungsenergie in elektrische Energie regeneriert. Drive (1) for a boat, particularly for a sailing boat, comprising an electric motor (4), connected to said electric motor (4) Propeller (2) and a control device, characterized in that the control device is adapted to control the electric motor (4 to operate) in the fourth quadrant in such a way that it has a (via the propeller 2) to the electric motor (4) transmitted flow energy into electrical energy regenerated.
  2. Antrieb (1) gemäß Drive (1) according to Anspruch 1 claim 1 , dadurch gekennzeichnet , dass die Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, den Elektromotor (4) so zu betreiben, dass ein Produkt aus einer Propeller-Steigung des Propellers (2) und einer Drehzahl des Propellers (2) geringer als eine relative Strömungsgeschwindigkeit zwischen dem Wasser und dem Antrieb ist. Characterized in that the control device is adapted to operate the electric motor (4) so that a product of a propeller pitch of the propeller (2) and a rotational speed of the propeller (2) is less than a relative velocity between the water and is the drive.
  3. Antrieb nach drive by Anspruch 1 claim 1 oder or 2 2 , dadurch gekennzeichnet , dass der Propeller (2) als Faltpropeller ausgebildet ist und die Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, den Elektromotor (4) vor dem Betrieb im vierten Quadranten im ersten Quadranten zu betreiben, um den Propeller (2) auszuklappen, und besonders bevorzugt eine vorgegebene Mindestdrehzahl des Propellers (2) aufrecht zu erhalten. Characterized in that the propeller (2) is designed as a folding propeller, and the control device is adapted to control the electric motor (4) prior to operation in the fourth quadrant to operate in the first quadrant, to pop up the propeller (2), and particularly preferably a to obtain predetermined minimum speed of the propeller (2) upright.
  4. Antrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass ein Sensor zur Ermittlung der relativen Strömungsgeschwindigkeit zwischen Antrieb und dem Wasser mit der Steuervorrichtung verbunden ist. Drive according to one of the preceding claims, characterized in that a sensor for determining the relative velocity between the drive and the water is connected to the control device.
  5. Antrieb nach einer der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass ein GPS-Sensor zur Ermittlung der Geschwindigkeit des Antriebs über Grund mit der Steuervorrichtung verbunden ist. Drive according to one of the preceding claims, characterized in that a GPS sensor is connected for determining the speed of the engine above the ground with the control device.
  6. Antrieb nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, die Drehzahl des Propellers (2) in Abhängigkeit von der ermittelten relativen Strömungsgeschwindigkeit und/oder der Geschwindigkeit über Grund zu regeln. Drive according to one of the two previous claims, characterized in that the control device is adapted to control the speed of the propeller (2) in dependence on the determined relative velocity and / or the ground speed.
  7. Antrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass ein Leistungssensor zur Ermittlung der von dem Elektromotor (4) abgegebenen Leistung vorgesehen ist und eine Regelvorrichtung mit dem Leistungssensor einen geschlossenen Regelkreis zur Regelung der Drehzahl des Propellers (2) bildet. Drive according to one of the preceding claims, characterized in that a power sensor for determining the of the electric motor (4) power output is provided and a control device with the power sensor forms a closed control loop for controlling the speed of the propeller (2).
  8. Antrieb (1) für ein Boot, insbesondere für ein Segelboot, umfassend einen Elektromotor (4) und einen mit dem Elektromotor (4) verbundenen Propeller (2), dessen Rotationsachse bezüglich einer senkrecht zu dazu angeordneten Hochachse verschwenkbar ist, und eine Steuervorrichtung, dadurch gekennzeichnet , dass die Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, die Rotationsachse des Propellers (2) um die Hochachse gegenüber dem Vorwärtsschubbetrieb um 180° zu schwenken und den Elektromotor (4) im zweiten Quadranten derart zu betreiben, dass dieser eine über den Propeller (2) an den Elektromotor (4) übertragene Strömungsenergie in elektrische Energie regeneriert. Drive (1) for a boat, particularly for a sailing boat, comprising an electric motor (4) and with the electric motor (4) connected to the propeller (2), whose axis of rotation a direction perpendicular to arranged to vertical axis with respect to pivot, and a control device, characterized in that the control device is adapted to pivot about the axis of rotation of the propeller (2) about the vertical axis relative to the forward thrust operation by 180 ° and the electric motor (4) in the second quadrant to operate in such a manner that this one about the propeller (2) the electric motor (4) transmitted flow energy into electrical energy regenerated.
  9. Verfahren zum Betreiben eines Antriebs (1) für ein Boot, insbesondere für ein Segelboot, aufweisend die folgenden Schritte: - Bereitstellen des Antriebs (1) umfassend einen Elektromotor (4), einen mit dem Elektromotor verbundenen Propeller (2) und eine Steuervorrichtung, - Einbringen des Propellers (2) in Wasser, wobei das Wasser eine relative Strömungsgeschwindigkeit bezüglich des Antriebs (1) aufweist, - Betreiben des Elektromotors (4) im vierten Quadranten mit der Steuervorrichtung derart, dass eine über den Propeller (2) an den Elektromotor übertragene Strömungsenergie des Wassers in elektrische Energie regeneriert wird. A method of operating a drive (1) for a boat, particularly for a sailing boat, comprising the steps of: - providing the drive (1) comprising an electric motor (4), an output connected to the electric motor propeller (2) and a control device - introducing the propeller (2) in water, wherein the water has a relative velocity with respect to the drive (1), - operating the electric motor (4) in the fourth quadrant with the control device such that over the propeller (2) transmitted to the electric motor flow energy of the water is regenerated into electrical energy.
  10. Verfahren gemäß A method according to Anspruch 9 claim 9 , wobei die Steuervorrichtung die Drehzahl des Propellers (2) so steuert oder regelt, dass ein Produkt aus der Steigung des Propellers (2) und der Drehzahl des Propellers (2) geringer als die relative Strömungsgeschwindigkeit ist. Wherein the control device controls the rotational speed of the propeller (2) or regulates that a product of the pitch of the propeller (2) and the speed of the propeller (2) is less than the relative flow velocity.
  11. Verfahren gemäß A method according to Anspruch 9 claim 9 oder or 10 10 , wobei der Propeller (2) ein Faltpropeller ist und vor dem Betreiben des Elektromotors (4) im vierten Quadranten der Elektromotor (4) im ersten Quadranten betrieben wird, um den Propeller (2) auszuklappen und besonders bevorzugt eine vorgegebene Mindestdrehzahl des Propellers (2) aufrechterhalten wird. Wherein the propeller (2) is a folding propeller and before operating the electric motor (4) in the fourth quadrant of the electric motor (4) is operated in the first quadrant, to pop up the propeller (2) and particularly preferably a predetermined minimum speed of the propeller (2 ) is maintained.
  12. Verfahren nach einem der A method according to any one of the Ansprüche 9 9 claims bis to 11 11 , wobei der Antrieb einen Leistungssensor zur Ermittlung der von dem Elektromotor (4) abgegebenen Leistung umfasst und eine Regelvorrichtung mit dem Leistungssensor einen geschlossenen Regelkreis zur Regelung der Drehzahl des Propellers (2) bildet, wobei die Drehzahl des Propellers (2) mittels einer Maximal-Leistungspunkt-Suche unter Verwendung des geschlossenen Regelungskreises eingestellt wird. Wherein the drive output a power sensor for determining from the electric motor (4) power comprises and a control device with the power sensor forms a closed control loop for controlling the speed of the propeller (2), wherein the speed of the propeller (2) by a Maximum power point search is set using the closed-loop control circuit.
  13. Verfahren zum Betreiben eines Antriebs (1) für ein Boot, insbesondere für ein Segelboot, aufweisend die folgenden Schritte: - Bereitstellen des Antriebs (1) umfassend einen Elektromotor (4) und einen mit dem Elektromotor (4) verbundenen Propeller (2), dessen Rotationsachse einer zu dieser senkrecht stehenden Hochachse verschwenkbar ist, und eine Steuervorrichtung, - Einbringen des Propellers (2) in Wasser, wobei das Wasser eine relative Strömungsgeschwindigkeit bezüglich des Antriebs (1) aufweist, - Schwenken der Rotationsachse des Propellers um die Hochachse gegenüber der Ausrichtung im Vorwärtsschubbetrieb um 180°, - Betreiben des Elektromotors (4) im zweiten Quadranten mit der Steuervorrichtung derart, dass eine über den Propeller (2) an den Elektromotor übertragene Strömungsenergie des Wassers in elektrische Energie regeneriert wird. A method of operating a drive (1) for a boat, particularly for a sailing boat, comprising the steps of: - providing the drive (1) comprising an electric motor (4) and connected to said electric motor (4) Propeller (2), the rotation axis a is for this perpendicular vertical axis pivot, and a control device, - introducing the propeller (2) in water, wherein the water has a relative velocity with respect to the drive (1), - pivoting the axis of rotation of the propeller about the vertical axis from the orientation in the forward thrust operation by 180 °, - operating the electric motor (4) in the second quadrant to the control device such that over the propeller (2) is regenerated transmitted to the electric motor flow energy of water into electrical energy.
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